EP1734274A2 - Kupplungsbetätigungsvorrichtung - Google Patents

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EP1734274A2
EP1734274A2 EP06009819A EP06009819A EP1734274A2 EP 1734274 A2 EP1734274 A2 EP 1734274A2 EP 06009819 A EP06009819 A EP 06009819A EP 06009819 A EP06009819 A EP 06009819A EP 1734274 A2 EP1734274 A2 EP 1734274A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clutch
ramp
actuating device
force
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06009819A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1734274A3 (de
Inventor
Wolfgang Haas
Lászlo Dr. Mán
Oswald Friedmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG, LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH filed Critical LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
Publication of EP1734274A2 publication Critical patent/EP1734274A2/de
Publication of EP1734274A3 publication Critical patent/EP1734274A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/126Actuation by rocker lever; Rocker levers therefor

Definitions

  • the present invention relates to a clutch actuating device according to the preamble of patent claim 1.
  • clutches have been operated for example by means of a lever which has a fixed lever length and could be driven for example by means of an electric motor drive to open and / or close the clutch. If now over the travel of the clutch actuation a variable actuation force had to be applied, so for this purpose, the electric motor to provide a correspondingly high torque available, supplied with corresponding current values.
  • Another possibility of the clutch actuation for example, in the form of a driven by an electric motor Gottausgurers, in which case the electric motor must be energized with high current values in order to provide correspondingly high output torques available.
  • the lever system known from this publication is applied to the force application point of the actuating force in the lever with a predeterminable force.
  • On the output side ie, for example, on the side of a thrust bearing acts a corresponding, to the introduced into the operating lever spring force complementary reaction force.
  • the actuating lever- which, for example, also includes a multiplicity of actuating levers that extend radially in a star-shaped manner about the axial bearing-is supported on a fulcrum of the fulcrum, prevails at this support point at a lever length ratio of 1: 1 to form a balance of power one of the double spring force corresponding restoring force.
  • the clutch actuating device according to the invention should fit into a rotational space.
  • the clutch actuating device which is provided in particular for actuating a clutch of a vehicle, at least one spring whose spring force for actuating the clutch by means of an associated mechanical power transmission path is transferable to the clutch, wherein the power transmission path comprises at least one force transmission element and wherein this is a Axis of the clutch is rotatable so that, depending on the angle of rotation on the power transmission element axially acting (rotary) ramp translates the discharged force against the introduced force accordingly.
  • the Drehrampenaktor invention thus represents a release system for a directly actuated clutch with a low actuation force, which is preferably used in a rotational space.
  • two (rotary) ramps are provided, preferably serving as an energy storage a plate spring, so that the energy extraction from the plate spring can be controlled via a ramp, while the energy output to the clutch is determined via the second ramp.
  • both energies can be made about the same size, with the shape of the ramps, an equilibrium of forces and moment equilibrium can be achieved.
  • the rotary ramp 15 is supported by balls 7 on a housing, wherein in the position shown in Figure 1 of the rotary ramp 15 is present at the points of contact with the balls an equilibrium position. If, for example, a self-opening characteristic of the clutch or of the clutch actuating device is to be provided, a negative angle must be provided on the second ramp at the gradient 12. In the neutral design shown, there is a horizontal tangent at the second ramp at the point of contact.
  • FIG. 2 shows a position of the revolving ramp during the closing process of the coupling.
  • the ramp forces FR1 and FR2 also cancel each other, so that only the frictional forces that occur at the ramps have to be overcome to close the clutch.
  • the pitch 12 or 14 must correspond at least to one ramp be adjusted. For an independent opening of the clutch, the following must apply, for example: FR1> FR2.
  • the Drehrampenaktor invention with a radial structure is designed with two-part ramps.
  • a rotational space around an axis A of the clutch or the clutch actuator around a first left ramp 2 and a first right ramp 3 is provided, which are arranged radially inwardly of a second left ramp 4 and a second right ramp 4.
  • the two ramp halves 2 and 3 have the same concave curve shape.
  • the radially outer ramp preferably two concave curved ramps are provided with the same curve. Due to this uniform distribution of the pitch on the two ramp halves arise perpendicular to each other normal forces on the balls 7, so that slipping out of the balls 7 is prevented.
  • the ramps 2, 3 and 4, 5 are connected to each other by means of balls 6 and fixed to each other such that an axial displacement between the first and the second ramp is made possible, but radially no displacement can occur.
  • the balls 7 are guided and held by a cage 10, so that an exact positioning of the balls 7 is ensured with each other and relative to the ramps.
  • FIG. 4 shows an actuating lever 11, with which the rotary ramps according to the invention can be rotated from the outside and, for example, by means of an electric motor (not shown).
  • energy storage here serves a plate spring 1, directly on the ramps acts and which is supported against the housing 13 by means of a bearing 8.
  • the coupling is simulated by a compression spring 9.
  • a clutch actuating device for a four-wheel wet clutch with two compensated ramps.
  • the two ramps A and B are provided at 19 and 20, and on the other hand, the counter-profile 21 is integrated into the plate spring 1.
  • the rotation of the (rotary) ramps takes place in this embodiment by rotating the plate spring 1 by means of an internal electric motor 18 which acts via a planetary gear 17.
  • a corresponding actuating force is applied to a disk pack 16 via the ramps.
  • a thread 22 is provided, which is provided between the axis and an intermediate housing 23 which is rotated in the end position of the ramps (stop) by the electric motor.
  • FIG. 6 shows a diagrammatic view of an embodiment of a clutch actuating device according to the invention which does not even cause the problem of a possibly occurring - even if slight - slip.
  • a plurality of rollers 26 are preferably mounted in a cage 10 and run on a profiled rotary ramp 15, while on the opposite side a support via a thrust bearing 25 is provided on a housing 13.
  • the rollers 26 are held by a bearing 24 on the cage 10.
  • the cage 10 can be displaced axially relative to the stationary housing 13.
  • the actuation of the ramp mechanism is carried out by turning the cage 10 and thus by rolling the rollers 26 on the profiled ramp 15.
  • the actuating force FEin is applied to the cage 10 and this is pivoted together with the rollers 26 and rotated, so that the rollers 26 run along the profile of the ramp 15 and this in the direction of arrow K, ie for actuating the clutch K, relocated.
  • the rotational support (rotation lock) of the ramp 15 to the lower track allows simultaneous axial displacement.
  • a rotary lamp actuator according to the invention is shown, which is designed without force or energy compensation.
  • Theoretical calculations have shown that the energy stored in a pad suspension is of the same order of magnitude as the friction work in energy-compensated embodiments.
  • the clutch actuating device according to the invention according to the figure 7 is characterized in that only one rotary ramp 15 is provided, the slope is designed according to the minimum restoring torque for an emergency opening of the clutch.
  • the ramp track here is curved, as here, too, the clutch actuator is housed in a rotational space.
  • the rotary ramp 15 goes beyond the nominal design point for safety reasons. The same applies to the opening direction or the minimum clearance.
  • the adjustment is preferably carried out via a thread 22.
  • the rotary ramp 15 is arranged behind a nut (not shown), whereas axial bearing takes place on the pressure plate. As a result, this nut can be easily rotated over the electric motor 18 via the stops, which are required in any case, in the open position. The balls in the thrust bearing then slip through without load.
  • the rollers 26 roll on the rotary ramp 15 and are held in a cage 10, which is driven by a planetary gear 17 from the internal electric motor 18.
  • the pressure plate 27 is provided with a ball track and secured in the hub against rotation while axially displaceable.
  • the embodiment of Figure 7 is preferably used in a four-wheel wet clutch.
  • FIG. 8 shows a further embodiment in the form of a schematic diagram, wherein only one axial ramp 31 is provided and for energy or force compensation a radial Curved track 28 is provided on a roll 30 rolls.
  • the roller 30 is preferably loaded by a leaf spring 29, so that the roller 30 presses with a leaf spring force FBf on the curved path 28.
  • the result is a compensation torque Mkomp, which counteracts the torque M.
  • the compensation spring is designed in this embodiment as a simple leaf spring 29, but can also be replaced by other equivalent springs or spring systems.
  • the present invention provides a clutch actuating device, which is provided in particular for actuating a clutch of a vehicle, with at least one spring whose spring force for actuating the clutch by means of an associated mechanical power transmission path is transferable to the clutch, wherein the power transmission path comprises at least one force transmission element and wherein this is rotatable about an axis of the coupling such that, depending on the angle of rotation, an axially acting on the power transmission element (rotary) ramp translates the discharged force against the introduced force accordingly.
  • the clutch actuating device may have a rotatable about an axis of the clutch actuating device rotary ramp, which generates a corresponding axially acting actuating force by the rotation as a function of the angle of rotation.

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Abstract

Die Erfindung schafft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges vorgesehen ist, mit mindestens einer Feder (1), deren Federkraft zur Betätigung der Kupplung mittels einer zugeordneten mechanischen Kraftübertragungsstrecke zumindest ein Kraftübertragungselement umfasst und wobei dieses um eine Achse (A) der Kupplung derart verdrehbar ist, dass in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine am Kraftübertragungselement axial wirkende (Dreh-) Rampe (2,3,4,5;19,20) die ausgeleitete Kraft gegenüber der eingeleiteten Kraft entsprechend übersetzt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung eine um eine Achse (A) der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verdrehbare Drehrampe (15,31) aufweisen, die in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine entsprechende axial wirkende Betätigungskraft durch die Verdrehung erzeugt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bisher wurden Kupplungen beispielsweise mittels eines Hebels betätigt, der eine unveränderliche Hebellänge besitzt und beispielsweise mittels eines elektromotorischen Antriebs zum Öffnen und/oder Schließen der Kupplung angetrieben werden konnte. Wenn nun über den Verfahrweg der Kupplungsbetätigung eine veränderliche Betätigungskraft aufgebracht werden musste, so wurde zu diesem Zweck der Elektromotor, um ein entsprechend hohes Moment zur Verfügung zu stellen, mit entsprechenden Stromwerten beaufschlagt. Eine andere Möglichkeit der Kupplungsbetätigung besteht beispielsweise in der Form eines von einem Elektromotor angetriebenen Zentralausrückers, wobei auch hier der Elektromotor mit hohen Stromwerten bestromt werden muss, um entsprechend hohe Abtriebsmomente zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ist es erforderlich, den Elektromotor - um eine Beschädigung der Kupplungsbetätigungsaktorik zu vermeiden - nach dem Schließen der Kupplung schnell abzubremsen.
  • Um nun diese Problematik zu umgehen, wurde von der Anmelderin ein unter der DE 10 2004 009 832 A1 beschriebenes Hebelsystem zum Betätigen von Kupplungen geschaffen. Das dort beschriebene Hebelsystem weist Hebelarme mit veränderbaren Hebellängen auf, wobei zu diesem Zweck der den Hebel abstützende Hebeldrehpunkt entlang des Betätigungshebels verlagert werden konnte und sich somit bei unveränderlichem Krafteinleitungspunkt in den Hebel in Abhängigkeit von der Verlagerung des Hebeldrehpunkts verschiedene wirksame Hebellängen ergeben. Obwohl ein solches Hebelsystem bereits vielfache Vorteile gegenüber bekannten Kupplungsbetätigungsvorrichtungen aufweist, lässt es trotzdem Raum für deutliche Verbesserungen.
  • Das nach dieser Offenlegungsschrift bekannte Hebelsystem wird an dem Krafteinleitungspunkt der Betätigungskraft in den Hebel mit einer vorbestimmbaren Kraft beaufschlagt. Ausgangsseitig, d. h. also beispielsweise auf der Seite eines Axiallagers wirkt eine entsprechende, zur in den Betätigungshebel eingeleiteten Federkraft komplementäre Reaktionskraft. Da sich der Betätigungshebel ― umfasst ist hier beispielsweise auch eine Vielzahl von um das Axiallager radial sternförmig verlaufenden Betätigungshebeln ― an einem Hebeldrehpunkt abstützt, herrscht an diesem Abstützpunkt bei einem Hebellängenverhältnis von 1:1 zur Bildung eines Kräftegleichgewichts eine der doppelten Federkraft entsprechende Wiederlagerkraft.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die in der Kupplungsbetätigungsvorrichtung auftretenden Kräfte gering zu halten und insbesondere die zur Verstellung der Kupplungskraft erforderlichen Kräfte so gering wie möglich zu halten.
  • Vorzugsweise soll dabei die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung in einen rotatorischen Bauraum passen.
  • Gelöst wird die oben genannte Aufgabe durch eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Demnach umfasst die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges vorgesehen ist, mindestens eine Feder, deren Federkraft zur Betätigung der Kupplung mittels einer zugeordneten mechanischen Kraftübertragungsstrecke auf die Kupplung übertragbar ist, wobei die Kraftübertragungsstrecke zumindest ein Kraftübertragungselement umfasst und wobei dieses um eine Achse der Kupplung derart verdrehbar ist, dass in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine am Kraftübertragungselement axial wirkende (Dreh-) Rampe die ausgeleitete Kraft gegenüber der eingeleiteten Kraft entsprechend übersetzt.
  • Der erfindungsgemäße Drehrampenaktor stellt damit ein Ausrücksystem für eine direkt betätigte Kupplung mit einer geringen Betätigungskraft dar, wobei dieser vorzugsweise in einem rotatorischen Bauraum Verwendung findet.
  • Vorzugsweise werden zwei (Dreh-) Rampen vorgesehen, wobei als Energiespeicher bevorzugt eine Tellerfeder dient, so dass über eine Rampe die Energieentnahme aus der Tellerfeder gesteuert werden kann, während über die zweite Rampe die Energieabgabe an die Kupplung bestimmt wird. In einer optimalen Auslegung der beiden Rampen können beide Energien etwa gleich groß gestaltet werden, wobei durch die Form der Rampen ein Kräftegleichgewicht bzw. Momentengleichgewicht erzielt werden kann.
  • Auch sind selbständig öffnende oder schließende Auslegungen der Kupplungsbetätigungsvorrichtung möglich, indem die Form und/oder Steigungen der Rampen entsprechend gewählt werden.
  • Gelöst wird die oben genannte Aufgabe auch durch eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
  • Die vorstehende Aufgabe, die Merkmale und Vorteile nach der vorliegenden Erfindung können unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden.
  • In den Zeichnungen ist in der
  • Figur 1
    ein erfindungsgemäßer Drehrampenaktor als Kupplungsbetätigungsvorrichtung in einer Prinzipskizze dargestellt, wobei die Kupplung geöffnet ist;
    Figur 2
    ein erfindungsgemäßer Drehrampenaktor als Kupplungsbetätigungsvorrichtung in einer weiteren Prinzipskizze dargestellt, wobei die Kupplung geschlossen wird;
    Figur 3
    ein Funktionsmodell der erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung gezeigt, wobei die Kupplung durch eine Druckfeder simuliert dargestellt ist;
    Figur 4
    das Funktionsmodell der erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung gezeigt, wobei ein Betätigungshebel dargestellt ist;
    Figur 5
    eine erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung im Querschnitt, wobei der Drehrampenaktor zur Betätigung einer Differentialkupplung bei einer Allrad-Nasskupplung vorgesehen ist;
    Figur 6
    ein erfindungsgemäßer Drehrampenaktor als Kupplungsbetätigungsvorrichtung in einer weiteren Prinzipskizze dargestellt, wobei mehrere Laufrollen vorgesehen sind, die in einem gemeinsamen Käfig gelagert sind;
    Figur 7
    die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach dem Prinzip der Figur 6 aufgebaut im Querschnitt nach einer weiteren Ausführungsform dargestellt, wobei der Drehrampenaktor zur Betätigung einer Allrad-Nasskupplung vorgesehen ist; und
    Figur 8
    eine weitere Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung dargestellt, wobei neben einer axialen Rampe eine weitere radiale Kurvenbahn zur Kompensation der Kräfte vorgesehen ist.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 wird das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Drehrampenaktors bzw. der erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung nunmehr erläutert. In der Figur 1 ist eine Kupplung geöffnet und in der Figur 2 ist der Schließvorgang der Kupplung dargestellt.
  • Ist die Kupplung geöffnet, dann wird eine nur geringe Kraft FR1 - zum Beispiel eine Vorspannkraft einer Öffnungstellerfeder - auf eine in der Figur 1 links dargestellte erste Rampe eingeleitet, während die gesamte Kraft eines Energiespeichers, beispielsweise in Form einer Tellerfeder 1, auf die in der Figur 1 rechts dargestellte zweite Rampe eingeleitet wird. Beide Rampen weisen eine bestimmte Steigung 12 bzw. 14 auf, wobei in der gezeigten Stellung nach der Figur 1 eine neutrale Auslegung dieser Steigungen 12 und 14 vorgesehen ist, so dass sich die Rampenkräfte FR1 und FR2 aufheben und zur Betätigung, dass heißt Verlagerung der Drehrampe 15 lediglich eine Betätigungskraft FEin aufzubringen ist, die zur Überwindung der Reibungskräfte aufgebracht werden muss. Die Drehrampe 15 ist über Kugeln 7 an einem Gehäuse abgestützt, wobei in der in der Figur 1 gezeigten Stellung der Drehrampe 15 an den Berührungspunkten zu den Kugeln eine Gleichgewichtslage vorliegt. Soll beispielsweise eine selbstöffnende Charakteristik der Kupplung bzw. der Kupplungsbetätigungsvorrichtung vorgesehen werden, so muss an der zweiten Rampe bei der Steigung 12 ein negativer Winkel vorgesehen werden. Bei der gezeigten neutralen Auslegung ist im Berührungspunkt eine waagrechte Tangente an der zweiten Rampe vorhanden.
  • In der Figur 2 ist eine Stellung der Drehrampe während des Schließvorgangs der Kupplung gezeigt. Bei einer neutralen Auslegung heben sich auch hier die Rampenkräfte FR1 und FR 2 auf, so dass zum Schließen der Kupplung nur die Reibungskräfte überwunden werden müssen, die an den Rampen auftreten. Soll eine selbständig öffnende oder schließende Ausführungsform erhalten werden, muss die Steigung 12 bzw. 14 zumindest einer Rampe entsprechend angepasst werden. Für ein selbständiges Öffnen der Kupplung muss dann zum Beispiel gelten: FR1 > FR2.
  • In den Figuren 3 und 4 ist ein Funktionsmodell der erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung im Querschnitt dargestellt.
  • Der erfindungsgemäßen Drehrampenaktor mit einem radialen Aufbau ist mit zweiteiligen Rampen ausgeführt. In einem rotatorischen Bauraum um eine Achse A der Kupplung bzw. der Kupplungsbetätigungsvorrichtung herum ist eine erste linke Rampe 2 und eine erste rechte Rampe 3 vorgesehen, die radial innenliegend zu einer zweiten linken Rampe 4 und einer zweiten rechten Rampe 4 angeordnet sind.
  • Bei der radial innenliegenden Rampe weisen die beiden Rampenhälften 2 und 3 den gleichen konkaven Kurvenverlauf auf. Bei der radial außenliegenden Rampe sind vorzugsweise auch zwei konkav gekrümmte Rampen mit gleichem Kurvenverlauf vorgesehen. Durch diese gleichmäßige Aufteilung der Steigung auf die beiden Rampenhälften ergeben sich senkrecht zueinander stehende Normalkräfte an den Kugeln 7, so dass ein Herausrutschen der Kugeln 7 verhindert ist.
  • Die Rampen 2, 3 und 4, 5 sind mittels Kugeln 6 miteinander verbunden und aneinander derart fixiert, dass eine axiale Verlagerung zwischen der ersten und der zweiten Rampe ermöglicht ist, jedoch radial keine Verlagerung auftreten kann.
  • Die Kugeln 7 sind durch einen Käfig 10 geführt und gehalten, so dass eine exakte Positionierung der Kugeln 7 untereinander und relativ zu den Rampen gewährleistet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die radiale Position der Rampenhälften zueinander und der Kugeln zueinander durch eine Zwangskopplung gewährleistet wird, indem beispielsweise eine Verzahnung (nicht dargestellt) vorgesehen wird derart, dass am Käfig 10 Zahnräder gelagert sind, die in profilierten Zahnstangen in den beiden Rampenhälften abwälzen.
  • In der Figur 4 ist ein Betätigungshebel 11 gezeigt, mit dem die erfindungsgemäßen Drehrampen von außen und beispielsweise mittels eines Elektromotors (nicht dargestellt) verdreht werden können. Als Energiespeicher dient hier eine Tellerfeder 1, die direkt auf die Rampen einwirkt und die sich gegen das Gehäuse 13 mittels einer Lagerung 8 abstützt. In dem Funktionsmodell nach den Figuren 3 und 4 ist die Kupplung durch eine Druckfeder 9 simuliert.
  • Bei der Ausführungsform nach der Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung für eine Allrad-Nasskupplung mit zwei kompensierten Rampen vorgesehen. Einerseits sind die beiden Rampen A und B bei 19 und 20 vorgesehen, sowie andererseits das Gegenprofil 21 in die Tellerfeder 1 integriert ist. Das Verdrehen der (Dreh-) Rampen erfolgt bei dieser Ausführungsform durch Verdrehen der Tellerfeder 1 mittels eines innenliegenden Elektromotors 18 der über ein Planetengetriebe 17 wirkt. Je nach Drehwinkel der Rampen wird eine entsprechende Betätigungskraft auf ein Lamellenpaket 16 über die Rampen eingeleitet.
  • Zur Verschleißnachstellung ist ein Gewinde 22 vorgesehen, welches zwischen der Achse und einem Zwischengehäuse 23 vorgesehen ist, welches in der Endstellung der Rampen (Anschlag) durch den Elektromotor gedreht wird.
  • Alternativ könnte bei dieser Ausführungsform eine Abkopplung der Rampen durch Axiallager (nicht dargestellt) und eine Betätigung durch einen stehenden Elektromotor erfolgen.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind gekrümmte Rampen vorgesehen, so dass die radiale Position der beiden Rampen sowie der Kugeln zueinander immer exakt übereinstimmen muss. Im einfachsten Fall kann dies durch Reibschluss erreicht werden, ohne dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen. Dabei darf jedoch kein Schlupf auftreten. Sollte ein geringer Schlupf dennoch auftreten, muss eine Zwangspositionierung in den Endlagen derart möglich sein, dass dort die Kugeln durch den Elektromotor in ihre Anschlagpositionen geschoben werden, um den aufgetretenen Schlupf korrigieren zu können.
  • In der Figur 6 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungsvorrichtung gezeigt, die das Problem eines eventuell auftretenden - wenn auch geringen - Schlupfes erst gar nicht entstehen lässt. Dort sind bevorzugt mehrere Laufrollen 26 in einem Käfig 10 gelagert und laufen auf einer profilierten Drehrampe 15, während an der Gegenseite eine Abstützung über eine Axiallagerung 25 an einem Gehäuse 13 vorgesehen ist. Die Laufrollen 26 sind mittels einer Lagerung 24 am Käfig 10 gehalten. Der Käfig 10 läßt sich axial gegenüber dem feststehenden Gehäuse 13 verlagern.
  • Die Betätigung des Rampenmechanismus erfolgt durch Verdrehen des Käfigs 10 und damit durch Abrollen der Laufrollen 26 an der profilierten Rampe 15. Die Betätigungskraft FEin wird auf den Käfig 10 aufgebracht und dieser wird gemeinsam mit den Laufrollen 26 verschwenkt bzw. verdreht, so daß die Laufrollen 26 am Profil der Rampe 15 entlang laufen und diese in Richtung des Pfeils K, d.h. zur Betätigung der Kupplung K, verlagert. Gleichzeitig erfolgt eine Abstützung der Rampe 15 gegenüber dem Gehäuse 13 mit einer Stützkraft FSt. Die rotatorische Abstützung (Verdrehsicherung) der Rampe 15 zur unteren Laufbahn erlaubt eine gleichzeitige axiale Verschiebbarkeit.
  • Bei der weiteren Ausführungsform nach der Figur 7 ist ein erfindungsgemäßer Drehrampenaktor dargestellt, der ohne eine Kraft- bzw. Energiekompensation ausgebildet ist. Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass die in einer Belagfederung gespeicherte Energie in der gleichen Größenordnung liegt wie die Reibarbeit bei energiekompensierten Ausführungsformen. Die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach der Figur 7 zeichnet sich dadurch aus, dass nur eine Drehrampe 15 vorgesehen ist, deren Steigung entsprechend dem Mindestrückstellmoment für eine Notöffnung der Kupplung ausgelegt ist. Die Rampenbahn ist hierbei gekrümmt ausgeführt, da auch hier die Kupplungsbetätigungsvorrichtung in einem rotatorischen Bauraum untergebracht ist.
  • Um eine Mindestanpressung bei dieser Ausführungsform zu erreichen, geht die Drehrampe 15 über den nominalen Auslegungspunkt aus Sicherheitsgründen hinaus. Das gleiche gilt für die Öffnungsrichtung bzw. das Mindestlüftspiel. Die Nachstellung wird vorzugsweise über eine Gewinde 22 erfolgen. Dazu wird die Drehrampe 15 hinter einer Mutter (nicht dargestellt) angeordnet, wohingegen an der Anpressplatte die Axiallagerung erfolgt. Dadurch kann diese Mutter über die ohnehin erforderlichen Anschläge bei geöffneter Stellung einfach über den Elektromotor 18 verdreht werden. Die Kugeln im Axiallager rutschen dann lastfrei durch.
  • Die Laufrollen 26 rollen auf der Drehrampe 15 ab und sind dabei in einem Käfig 10 gehalten, der über ein Planetengetriebe 17 vom innenliegenden Elektromotor 18 angetrieben ist. Die Anpressplatte 27 ist mit einer Kugellaufbahn versehen und in der Nabe gegen Verdrehen gesichert und gleichzeitig axial verschiebbar. Die Ausführungsform nach der Figur 7 ist vorzugsweise bei einer Allrad-Nasskupplung einsetzbar.
  • In der Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform in Form einer Prinzipskizze dargestellt, wobei nur eine axiale Rampe 31 vorgesehen ist und zur Energie- bzw. Kraftkompensation eine radiale Kurvenbahn 28 vorgesehen ist, auf der eine Rolle 30 abrollt. Die Rolle 30 ist vorzugsweise durch eine Blattfeder 29 belastet, so dass die Rolle 30 mit einer Blattfederkraft FBf auf die Kurvenbahn 28 drückt. Es entsteht ein Kompensationsmoment Mkomp, welches dem Drehmoment M entgegenwirkt. Die Kompensationsfeder ist bei dieser Ausführungsform als einfache Blattfeder 29 ausgeführt, kann jedoch auch durch andere gleichwirkende Federn oder Federsysteme ersetzt werden.
  • Kurz zusammengefasst, schafft die vorliegende Erfindung eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges vorgesehen ist, mit mindestens einer Feder, deren Federkraft zur Betätigung der Kupplung mittels einer zugeordneten mechanischen Kraftübertragungsstrecke auf die Kupplung übertragbar ist, wobei die Kraftübertragungsstrecke zumindest ein Kraftübertragungselement umfasst und wobei dieses um eine Achse der Kupplung derart verdrehbar ist, dass in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine am Kraftübertragungselement axial wirkende (Dreh-) Rampe die ausgeleitete Kraft gegenüber der eingeleiteten Kraft entsprechend übersetzt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung eine um eine Achse der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verdrehbare Drehrampe aufweisen, die in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine entsprechende axial wirkende Betätigungskraft durch die Verdrehung erzeugt.
  • Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnungen verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Tellerfeder
    2
    Rampe 1, links
    3
    Rampe 1, rechts
    4
    Rampe 2, links
    5
    Rampe 2, rechts
    6
    Kugel
    7
    Kugel
    8
    Lagerung
    9
    Druckfeder
    10
    Käfig
    11
    Betätigungshebel
    12
    Rampensteigung
    13
    Gehäuse
    14
    Steigung
    15
    Drehrampe
    16
    Lamellenpaket
    17
    Planetengetriebe
    18
    Elektromotor
    19
    Rampe A
    20
    Rampe B
    21
    Gegenprofil der Rampen
    22
    Gewinde
    23
    Zwischengehäuse
    24
    Lagerung
    25
    Axiallagerung
    26
    Laufrolle
    27
    Anpressplatte
    28
    Kurvenbahn
    29
    Blattfeder
    30
    Rolle
    31
    axiale Rampe
    A
    Achse
    FR1
    Rampenkraft
    FR2
    Rampenkraft
    FEin
    Betätigungskraft
    FSt
    Stützkraft
    FBf
    Blattfederkraft
    K
    Kupplung
    MKomp
    Kompensationsmoment
    M
    Moment

Claims (19)

  1. Kupplungsbetätigungsvorrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges, mit mindestens einer Feder (1), deren Federkraft zur Betätigung der Kupplung mittels einer zugeordneten mechanischen Kraftübertragungsstrecke auf die Kupplung übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsstrecke zumindest ein Kraftübertragungselement umfasst, wobei dieses um eine Achse (A) der Kupplung derart verdrehbar ist, dass in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine am Kraftübertragungselement axial wirkende Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) die ausgeleitete Kraft gegenüber der eingeleiteten Kraft übersetzt.
  2. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Kraftübertragungselement eingeleitete Kraft die Federkraft der Feder (1) ist.
  3. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die am Kraftübertragungselement ausgeleitete Kraft die Kupplungsbetätigungskraft ist.
  4. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübersetzung durch Anpassung einer Steigung (12) und/oder der Form der Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) einstellbar ist.
  5. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kraftübertragungselemente vorgesehen sind und dass jeweils eine Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) an jedem Kraftübertragungselement mit einer Steigung (12, 14) und/oder Form vorgesehen ist, derart, dass sich die Rampenkräfte (FR1, FR2) aufheben.
  6. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kraftübertragungselemente vorgesehen sind und dass jeweils eine Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) an jedem Kraftübertragungselement mit einer Steigung (12, 14) und/oder Form vorgesehen ist, derart, dass sich die Kupplung selbständig öffnet oder schließt.
  7. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rampen (2, 3, 4, 5; 19, 20) ringförmig und konzentrisch zu der Achse (A) der Kupplung ausgebildet sind.
  8. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) eine Tellerfeder ist.
  9. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) direkt auf der Tellerfeder ausgebildet ist.
  10. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) in die Tellerfeder eingeprägt ist.
  11. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kraftübertragungselemente mittels dazwischen angeordneten Kugeln (6) axial zueinander verlagerbar und radial aneinander fixiert sind.
  12. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kraftübertragungselement durch einen Elektromotor (18) verdrehbar ist.
  13. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zumindest einen axialen Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) eine Mehrzahl an Laufrollen (26) abrollt, die in einem verdrehbaren Käfig (10) gelagert sind.
  14. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) profiliert ist.
  15. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung durch Verdrehen des Käfigs (10) erfolgt, so dass die Laufrollen (26) auf der Rampe (2, 3, 4, 5; 19, 20) abrollen.
  16. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (10) durch einen Elektromotor (18) verdrehbar ist.
  17. Kupplungsbetätigungsvorrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine um eine Achse (A) der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verdrehbare Drehrampe (15; 31) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine entsprechende axial wirkende Betätigungskraft erzeugt.
  18. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Kurvenbahn (28) vorgesehen ist, auf der zur Kraftkompensation eine federbelastete Rolle (30) abrollt.
  19. Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbelastung durch eine Blattfeder (29) ausgebildet ist.
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